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塑料薄膜復(fù)合工藝流程分析
發(fā)布時(shí)間:2018-04-24 點(diǎn)擊次數(shù):239
塑料薄膜復(fù)合工藝流程分析
塑料薄膜復(fù)合工藝是制造復(fù)合材料的重要手段。通過(guò)復(fù)合工藝,可以將具有不同功能的兩種或兩種以上的塑料薄膜,加工成為同一體的新型復(fù)合膜,達(dá)到揚(yáng)長(zhǎng)避短、優(yōu)熱互補(bǔ)的目的。
目前主要使用的塑料薄膜復(fù)合工藝是即涂膠復(fù)合工藝,是涂膠后經(jīng)干燥,讓液態(tài)膠層變成固態(tài)膠膜再?gòu)?fù)合的工藝。相對(duì)于擠出復(fù)合工藝的固態(tài)高分子材料,經(jīng)高溫高壓作用力后變成粘流態(tài)均勻淋在印刷薄膜的“濕法復(fù)合法”來(lái)講,常被業(yè)內(nèi)人士稱為“干法復(fù)合工藝”。實(shí)際上,就整個(gè)復(fù)合藝的研究來(lái)講,即除膠復(fù)合工藝也應(yīng)被稱業(yè)“即除膠濕式復(fù)合工藝”才對(duì)。這樣才能符合它使用的膠粘劑是液態(tài),添加的稀釋分散劑是液態(tài),涂布到基膜上的膠層是液態(tài)的本相,才能反映它在“濕”狀態(tài)下的工藝流程。真正的干法復(fù)合工藝,應(yīng)是使用的各種原材料、包括膠粘劑在內(nèi)都是固態(tài)的,就是近年來(lái)開(kāi)發(fā)應(yīng)用和推廣的熱熔膠預(yù)涂膜干式復(fù)合工藝。除復(fù)合的工作瞬間要發(fā)生態(tài)變,完成復(fù)合外,其它的工作過(guò)程中,都不應(yīng)有任何“濕”概念的物質(zhì)出現(xiàn)。
(一)即涂膠濕式復(fù)合工藝流程圖
(二)基膜準(zhǔn)備
首先要根據(jù)客戶包裝的商品是保鮮、冷凍或要經(jīng)高溫蒸煮、以及運(yùn)輸方式、保質(zhì)期的長(zhǎng)短、成本的要求等,設(shè)計(jì)出一種既能全面滿足客戶要求、又易加工、成本低的組合復(fù)合結(jié)構(gòu)物來(lái)。例如,有的要用OPP/PE,有的要用OPA/CPP,有的要用OPP/AL/PE,有的要用PETP/AL/CPP,要求更高的要用PETP/AL/OPA/CPP或用目前國(guó)際上新開(kāi)拓的VMCPP材料。VMCPP含有一層薄的鍍鋁層,同BOPP、CPP相比,VMCPP的透氣率低10倍。
其次,一旦確定了采用哪一種基材后,還要根據(jù)客戶要求袋子的大小尺寸來(lái)選擇基材的寬度或版面的排列方向,以期最大限度地利用現(xiàn)有設(shè)備的機(jī)能、效率和減少基材邊角料損耗,降低成本、提高效益。
第三,所要進(jìn)行復(fù)合的基膜,其表面必須是清潔、干燥、平整、無(wú)灰塵、無(wú)油污,對(duì)非極性的、表面致密光滑的聚烯烴材料來(lái)說(shuō),還要事先進(jìn)行處理,使其表面狀態(tài)發(fā)生變化,表面張力提高到40mN/m,最少也要在38mN/m以上,這樣,印刷和膠粘才能達(dá)到一定的牢度。
像聚乙烯、聚丙烯這樣的非極性材料,表面致密光潔,表面能很低,是十分惰性的,如果不進(jìn)行表面處理,膠粘劑對(duì)它很難浸潤(rùn),與聚四氟乙烯(塑料王)一樣,是難粘材料。為了改變這種情況,可以用各種方法對(duì)其進(jìn)行處理,其中最有效可行的是電暈處理。
電暈處理后,薄膜的表面張力就可以從原來(lái)的3.0mN/m左右提高到38mN/m以上,高的可達(dá)40mN/m,對(duì)印刷和粘接大有好處。
為什么電暈處理能對(duì)薄膜表面產(chǎn)生作用呢?
(1)高頻高壓電源發(fā)生器在高壓電場(chǎng)下,電子流對(duì)塑料薄膜表面會(huì)進(jìn)行強(qiáng)有力的沖擊,而且隨著電壓和電流的升高而增強(qiáng),使表面起毛,變得粗糙,增加表面積。當(dāng)膠粘劑與其表面接觸時(shí),可產(chǎn)生良好的浸潤(rùn)效果,膠粘劑會(huì)和塑料薄膜被拉毛了的凹溝形成極為復(fù)雜的滲透結(jié)合,盤根錯(cuò)節(jié),增加粘接牢度。這是一個(gè)物理作用。
(2)在高壓電場(chǎng)下,空氣中的氧氣變成臭氧,臭氧又會(huì)分解成氧氣和新生態(tài)的氧原子:
3O2→2O3
O3→O2+[O]
而新生態(tài)的氧原子是十分強(qiáng)烈的氧化劑,對(duì)聚乙烯或聚丙烯分子中的a-碳進(jìn)行氧化,使其變?yōu)轸驶蛄u基:
有了這種結(jié)構(gòu)后,分子極性增大,表面張力提高,對(duì)具有很大極性的膠粘劑產(chǎn)生很大的親和力、吸引力,增加粘接牢度。另外,由于產(chǎn)生羰基,又使分子鏈中產(chǎn)生新的a-碳,出現(xiàn)了新的活潑氫正好能與聚氨酯膠粘劑中的活潑性基材異氰酸根(-NCO)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng),使被粘材料和膠粘劑之間生成化學(xué)鍵,更增加了它的粘接牢度。從紅外光譜檢測(cè)可以發(fā)現(xiàn),經(jīng)過(guò)電暈處理后的聚烯烴表面,在譜線上有羰基或羥基吸收峰存在,證明上述這種化學(xué)作用是存在的。
(三)復(fù)合用膠粘劑的性能
即涂膠濕式復(fù)合工藝能將紙/塑、塑/塑、塑/紙/塑、塑/鋁/塑等不同材質(zhì)的幅狀材料復(fù)合為一體的復(fù)合材料,主要是運(yùn)用膠粘劑對(duì)這些參合材料與復(fù)合的各種材料同時(shí)具有的粘接性能。目前主要是單組分橡膠型膠粘劑和雙組分聚氨酯膠粘劑兩種。
單組分橡膠型膠粘劑對(duì)這些參與復(fù)合的各種材料同時(shí)具有的粘接性能。目前主要是單組分橡膠粘劑和雙組分聚氨酯膠粘劑兩種。
單組分橡膠型膠粘劑目前仍是以SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段材料)彈性體,再加上萜烯樹(shù)脂、聚合松香等增粘劑和抗氧化、防老劑等助劑,用有機(jī)溶劑溶解合成配制的,對(duì)多種材料具有粘接力??稍贐OPP/PE、PET/PE、BOPP/PET、BOPP/CPP、BOPP/紙、塑料/金屬片材等結(jié)構(gòu)上廣泛使用。對(duì)被粘物表面狀態(tài)要求不高,許多非極性材料、表面張力小也能粘得牢。同時(shí)因是單組分,不會(huì)交聯(lián)固化,不必加配固體劑,所以使用簡(jiǎn)單,清洗方便。配好的膠粘劑存放不易變壞,只要密閉不漏氣,存放較長(zhǎng)時(shí)間也不會(huì)變質(zhì)。同時(shí)價(jià)格偏低,生產(chǎn)成本較小,易被進(jìn)行彩印塑料軟包裝加工生產(chǎn)的廠家接受。
但單組分膠粘劑因是由彈性體材料做為主體材料,又需增粘劑等助劑參與改變彈性體材料的流動(dòng)性和初粘能力,而這些性能的改變和固體材料合成為液態(tài)的膠粘劑,均需借助有機(jī)溶劑的溶解作用才能得以實(shí)現(xiàn)。所使用的有機(jī)溶劑多是芳香族的苯類或酯、醇類物質(zhì)。由于這些物質(zhì)的存在,不僅使膠粘劑有異味,有的還的毒性,同時(shí)還使膠粘劑不能完全干燥固化,似干非干,實(shí)質(zhì)是一種亞敏膠。因而粘接力不高,容易發(fā)生起泡等質(zhì)量問(wèn)題。
做耐高溫蒸煮的塑料軟包裝袋,需用雙組分聚氨酯膠粘劑。這種膠粘劑由主劑和固化劑兩個(gè)組分構(gòu)成。主劑和固化劑兩個(gè)組分構(gòu)成。主劑和固化劑分開(kāi)包裝貯存,使用時(shí)按一定的比例混合,再用溶劑稀釋到一定濃度后涂膠使用。
雙組分聚氨酯膠粘劑的主劑是由含許多活潑氫,例如羥基、氨基等物質(zhì)組成,而固化劑則是由許多異氰酸酯的化合物組成。當(dāng)固化劑中的異氰酸酯與主劑分裂子中的活潑氫接觸時(shí),便會(huì)自動(dòng)進(jìn)行加成反應(yīng),生成氫基甲酸酯的結(jié)構(gòu),使主劑與固化劑相互結(jié)合,分子量成倍地增加,甚至生成帶支鏈結(jié)構(gòu)的方體構(gòu)像的交聯(lián)產(chǎn)物,具有耐高低溫、抗介質(zhì)侵蝕、粘接力高等特點(diǎn)。
聚氨酯分子中含有大量極性基因,偶極巨大,對(duì)被粘材料有很大的親和力,所以能同時(shí)對(duì)多種材料起到粘接作用。
聚氨酯分子中含有大量極性基因,偶極巨大,對(duì)被粘材料有很大的親和力,所以能同時(shí)對(duì)多種材料起到粘接作用。
聚氨酸膠粘劑經(jīng)過(guò)充分交聯(lián)固化后,具有很高的內(nèi)聚力,膠膜堅(jiān)韌柔軟,又具有很好的耐熱性和抗介質(zhì)侵蝕的性能,用它制成的復(fù)合材料可以包裝各種性能的食品,如含有酸的、辣的、咸的、甜的、含油的都可使用。
正因?yàn)橛羞@么多優(yōu)異性能,聚氨酯在世界上使用的歷史已有60年之久,用于食品包裝的復(fù)合材料上的時(shí)間也將近50年,我國(guó)是1984年才開(kāi)始生產(chǎn)食品復(fù)合包裝用的聚氨酯膠粘劑。
食品復(fù)合包裝材料中應(yīng)用的聚氨酯膠粘劑,有芳香族和脂肪族兩大類。
(四)即涂膠的合成
目前國(guó)內(nèi)有兩種覆膜生產(chǎn)工藝。一種是即涂膠濕式復(fù)合工藝,一種是熱熔膠預(yù)涂膜干式復(fù)合工藝。
即涂膠濕式復(fù)合工藝所使用的膠是橡膠溶劑型、橡膠-樹(shù)脂溶劑型、丙烯酸脂類溶劑型、合成樹(shù)脂乳液聚合型膠粘劑,和預(yù)涂膜干式復(fù)合工藝所使用的共聚樹(shù)脂熔融型膠粘劑,雖都是以熔體、溶液或膠態(tài)分散體狀態(tài)進(jìn)行涂膠施工并固化的合成膠粘劑,但由于組份構(gòu)成不同,生產(chǎn)工藝不同,進(jìn)行覆膜生產(chǎn)時(shí),各種工藝對(duì)膠粘劑的使用方法、生產(chǎn)條件也相應(yīng)不同。與此加工過(guò)程中合成膠粘劑的流變性質(zhì)。以及它們隨溫度、壓力的變化,其效果也必然不相同。
合成膠粘劑是一類新型的精細(xì)化工產(chǎn)品,它是由高分子化學(xué)、表面化學(xué)、材料力學(xué)等學(xué)科相互滲透、彼此綜合而形成的一門新興學(xué)科。
合成膠粘劑是以合成聚合物或預(yù)聚物、單體為主體材料制成的。科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,已可以用分子量測(cè)定、分子量公布、微觀結(jié)構(gòu)的分析等方法,按作用要求進(jìn)行分子設(shè)計(jì),用不同工藝通過(guò)控制混合過(guò)程改變其結(jié)構(gòu),不改變聚合物的化學(xué)性能,生產(chǎn)出熱固性、熱塑性橡膠型、熱熔型等不同用途、不同性能、不同效果的合成膠粘劑(以下簡(jiǎn)稱膠)。
覆膜使用的膠是烯料(溶劑)型膠。大都是橡膠-樹(shù)脂型。主要成分是橡膠改性提純的SBS和增粘樹(shù)脂類如萜烯樹(shù)脂、松香及抗氧化的防老劑等。這些不同種類物質(zhì)要想摻和成膠,需先經(jīng)過(guò)烯料的軟化溶解,再經(jīng)過(guò)高溫條件下較長(zhǎng)時(shí)間的反應(yīng),才能合成液狀膠,運(yùn)用到覆膜上來(lái)。其過(guò)程有投料的先后和掌握投料時(shí)的火候及分量這些工藝參數(shù)。
覆膜用膠是由兩種或兩種以上的樹(shù)脂組成并含有填充劑的復(fù)合物。膠的合成只有填充劑在相間最佳分布情況下才能得到保證。最佳分布的定向分布,建立起一種微觀多相程度,才能獲得最大補(bǔ)強(qiáng)效果。既能為應(yīng)力松馳保證最有利的條件,又能有效地阻礙破壞性裂縫的增長(zhǎng),導(dǎo)致強(qiáng)度性能和耐疲性能的提高。
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